0010. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
2020-12-30 20:10

Zbiór zadań do matury i z matur Zbiór zadań z fizyki - egzamin maturalny - plik pdf

Wersja na telefon

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne

Zadanie

Obliczyć długość fali światła wywołującej zjawisko fotoelektryczne dla poszczególnych metali: cez, rubid, sód, glin, cynk, miedź, żelazo, platyna.

Rozwiązanie zadania

Obliczenia dla cezu

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na emisji elektronów z powierzchni metalu pod wpływem światła.

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne - zadania

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne zachodzi dla metali czyli dla substancji, w których oprócz elektronów na stałe związanych z atomami są także elektrony swobodne.

Elektrony swobodne nie są związane z atomami, mogą poruszać się w całej objętości bryły metalu.

Strukturę metalu tworzą jony dodatnie i poruszające się między nimi elektrony swobodne.

Energia dostarczana przez światło potrzebna jest do oderwania elektronu związanego z atomem.

Jeden z elektronów swobodnych zajmuje wolne miejsce.

Foton powoduje emisję elektronu związaneg z jądrem Wynika to konieczności spełnienia prawa zachowania pędu w zjawisku zderzenia fotonu z jonem.

Elektrony swobodne nie mogą samoistnie opuścić objętości metalu ze względu na oddziaływania jonów sieci krystalicznej metalu.

Elektrony pokonują barierę potencjału - wykonują pracę przeciwko siłom pola elektrycznego.

Minimalna energia potrzebna do ucieczki elektronu z metalu to inaczej praca wyjścia lub energia wyjścia W.

Pracę wyjścia podajemy najczęściej w elektronowoltach dla uniknięcia konieczności posługiwania się bardzo małymi liczbami. Jeden elektronowolt (1 eV) równy jest 1,6 razy 10 do potęgi minus 19 dżula czyli w zapisie matematycznym to 1,6 ⋅ 10-19J

Wartości pracy wyjścia elektronu z metali w elektronowoltach

cez - symbol - Cs - praca wyjścia W= 2,14 eV

rubid - symbol - Rb - praca wyjścia W = 2,16 eV

sód - symbol - Na - praca wyjścia W = 2,75 eV

glin - symbol - Al - praca wyjścia W = 4,28 eV

cynk - symbol - Zn - praca wyjścia W = 4,33 eV

miedź - symbol - Cu - praca wyjścia W = 4,65 eV

żelazo - symbol - Fe - praca wyjścia W = 4,70 eV

platyna - symbol -Pt - praca wyjścia W = 5,65 eV

Powrót na górę strony

Inna strona o zjawisku fotoelektrycznym

Wzór Einsteina-Millikana - zasada zachowania energii dla zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego

Praca wyjścia elektronu z metalu dla zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego

Zasada zachowania energii dla zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego, gdy fotoelektrony uzyskują maksymalną prędkość

Wielkości

W – praca wyjścia elektronu

Ek – energia kinetyczna fotoelektronu

E – energia kwantu fotonu

h – stała Plancka

c – prędkość światła w próżni

zjawisko fotoelektryczne

Zadanie

Obliczyć długość fali światła wywołującej zjawisko fotoelektryczne dla poszczególnych metali.

Obliczymy w ten sposób największą długość fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne. Efekt ten zajdzie też dla wszystkich fal o długości mniejszej.

Pamiętać trzeba, że długość fali obliczona w zadaniu jest długością fali w próżni. W ośrodkach materialnych długość fali jest mniejsza, ale ważna jest długość fali obliczona dla próżni.

Najlepszym miernikiem granicznym efektu fotoelektrycznego jest częstotliwość - nie zmienia się w ośrodku materialnym, jeśli światło przechodzi przez ten ośrodek.

Długość graniczna (największa) fali świetlnej dla której zachodzi zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Długość fali mierzona jest w próżni.

zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne - długość graniczna zjawiska

Zasada zachowania energii dla zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego, gdy fotoelektrony uzyskują maksymalną prędkość

Rozwiązanie

Wzór Einsteina-Millikana dla fali granicznej - wywołującej zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Wzór ten jest zastosowaniem zasady zachowania energii dla zjawiska fotoelektrycznego. Energia fotonu rozdziela się na energię potrzebną do pokonania sił przyciągania oraz na energię kinetyczną fotoelektronu.

Powrót na górę strony

Praca wyjścia elektronu z powierzchni metalu to energia potrzebna do tego by wyrwać elektron z powłoki i pokonać siłę oddziaływania jonów sieci krystalicznej. Na miejsce opuszczone przez elektron w jonie sieci krystalicznej wędruje elektron swobodny.

Praca wyjścia i maksymalna długość fali światła wywołującej zjawisko fotoelektryczne w nanometrach [nm] dla wybranych metali. Jeden nanometr to miliardowa część metra.

Wyniki obliczeń granicznych długości fali świetlnej (w próżni)

maksymalna długość fali światła wywołującej zjawisko fotoelektryczne [w nanometrach]

cez  Cs  581 nm

rubid  Rb  575 nm

sód  Na  452 nm

glin  Al  280 nm

cynk  Zn  287 nm

miedź  Cu  267 nm

żelazo  Fe  264 nm

platyna  Pt  220 nm

Do wyjaśnienia zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego konieczne było przyjęcie hipotezy Maxa Plancka - energia światła przenoszona jest w postaci kwantów (porcji) energii.

Wartość energii jednego kwantu jest równa iloczynowi częstotliwości fali świetlnej i stałej.

"Po kilku nieudanych próbach, rozpoczętych w 1897 r. Planck opracował wzór opisujący promieniowanie ciała doskonale czarnego. Według teorii Plancka wielkość kwantu światła zależy od częstotliwości światła oraz stałej fizycznej, którą Planck oznaczył jako h. Hipoteza Plancka była całkowicie sprzeczna z ówczesnymi poglądami na naturę promieniowania, jednakże pozwoliła Planckowi na wyprowadzenie dokładnego, poprawnego wzoru opisującego promieniowanie ciała doskonale czarnego."


Powrót na górę strony

Zbiór zadań do matury i z matur Zbiór zadań z fizyki - egzamin maturalny - plik pdf

10. Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.

Zasada zachowania energii w zjawisku fotoelektrycznym.

318. Zjawisko fotoelektryczne. Polega ono na tym, że światło wybija z powierzchni czystych metali elektrony.

320. Zasada zachowania energii w zjawisku fotoelektrycznym.

POWRÓT DO "FALE"

POWRÓT DO "ATOMU"

Powrót na górę strony

1198. Rozpady promieniotwórcze - przykłady reakcji: rozpad promieniotwórczy jądra atomowego helu 6

2. Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spełniać satelita, by był stale nad tym samym punktem Ziemi?

223. Energia potencjalna grawitacyjna w centralnym polu grawitacyjnym

7. Obliczenie masy Słońca

1130. Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego

1074. Pierwsza prędkość kosmiczna

10. Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.

432. Rozwiązane zadania z kinematyki

Zadanie - zjawisko fotoelektryczne

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na emisji elektronów z powierzchni metalu pod wpływem światła o odpowiedniej częstotliwości (długości).

Obliczyć długość fali światła wywołującej zjawisko fotoelektryczne dla różnych metali.

Graniczna długość fali świetlnej wywołująca zjawisko fotoelektryczne w cezie - Wyniki obliczeń

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne zachodzi wtedy, gdy na czystą powierzchnię metalu pada odpowiedniej długości (częstotliwości) światło. Światło o większej długości (o mniejszej częstotliwości) efektu fotoelektrycznego nie wywoła.

Zbiór zadań do matury i z matur Zbiór zadań z fizyki - egzamin maturalny - plik pdf

Pomoc z matematyki
Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki

Pomoc z historii
Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?

Strona główna

9000. Ruch 

9002. Siły

9006. Energia

9603. Prąd

9700. Atom

3. Wartość siły Ziemia-Księżyc

2. Grawitacja

206. Oporność zastępcza układu oporników

288. Względność prędkości

462. Siła elektrodynamiczna.

9000. Mechanika - spis zadań

9200. Optyka - spis

9400. Termodynamika - spis

9600. Elektromagnetyzm - spis

9800. Drgania - spis

9900. Fizyka - ogólnie

9700. Atom - spis

9003. Kinematyka - ruch po okręgu

9601. Elektrostatyka

9602. Magnetyzm - spis

9603. Prąd elektryczny

9201. Optyka geometryczna - spis

9604. Siła Lorentza

9012. Ruch z tarciem

9013. Szybkość średnia

9202. Soczewka cienka

9401. Gaz doskonały – spis rozwiązanych zadań

1046. Zjawisko fotoelektryczne - spis zadań

1074. Słownik

1020. Powiększenie mikroskopu

1020. Powiększenie lupy

1020. Optyka - okulary

1018. Hydrostatyka

1074. Siła dośrodkowa

1074. ognisko soczewki

Zbiór zadań do matury i z matur Zbiór zadań z fizyki - egzamin maturalny - plik pdf

Spisy rozwiązanych zadań

9700. ATOM,

9000. Mechanika,

9200. OPTYKA,

9005. Grawitacja,

9601. Elektrostatyka,

9602. Magnetyzm,

9603. Prąd elektryczny,

9006. Energia,

9007. Szybkość ruchu,

9001. Kinematyka,

9003. RUCH PO OKRĘGU,

9002. Dynamika,

9600. Elektromagnetyzm,

9011. Rzuty

Zbiór zadań do matury i z matur Zbiór zadań z fizyki - egzamin maturalny - plik pdf

Kilka linków z historii

Starożytny Rzym

Ancient Rome - po angielsku

Starożytny Egipt

Starożytna Grecja

Ancient Greece - po angielsku

Dziedzictwo kulturowe

445. Zadanie - zwierciadło kuliste

W odległości x od zwierciadła kulistego wypukłego znajduje się przedmiot.
Ogniskowa zwierciadła równa jest f.
Jaki otrzymamy obraz tego przedmiotu?
W jakiej odległości y od zwierciadła będzie obraz?
Jakie jest powiększenie p obrazu?

Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie

Zbiór zadań do matury i z matur Zbiór zadań z fizyki - egzamin maturalny - plik pdf

Spisy zadań - Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika)

"Stajesz się kimś tylko w starciu z tym, co stawia ci opór."
Antoine de Saint Exupery

"Gdy przyjmujemy hipotezę, że substancja składa się z atomów, nie możemy uniknąć wniosku, że także elektryczność, zarówno dodatnia jak i ujemna jest podzielona na elementarne części, które zachowują się jak atomy elektryczności."

Hermann Helmholtz - niemiecki fizyk, fizjolog, filozof, lekarz